Juhendaja: Töö tehtud: Aruanne esitatud: Toivo Leola 22. oktoober 17. detsember Töö nr: 4 POOLJUHTSTABILITRONI UURIMINE Katseobjekt: Kasutatud seadmed: Õppida tundma pooljuhtstabilitroni oma- Juhtmed dusi. Ränistabilitroni pinge-voolu tunnus- joonte ja koormustunnusjoonte ülesvõtmine Reostaat x2 (ECO 1 tube 210Ω 1,7A) ning analüüs. Stabilitroni parameetrite Takisti määramine tunnusjoonte alusel. Pooljuhtstabilitron KC156A KC156A Milliampermeeter x2 ( ) Voltmeeter x2 (Metrahit 2+) UZ = 5…6,2 V IZ =10 mA IZmin = 3mA IZmax = 55 mA Pmax = 0,3 W Joonis 4.1 Stabilitron pingestabiliseerimislülituses 3
koormusvoolu muutumise korral. 4. Tegemist on paralleelstabilisaatoriga, kuna stabilitron on ühendatud koormusega rööbiti Tööpõhimõte: 1. Kui muutumatu koormuse korral ( Ik = const.) sisendpinge e.toitepinge (Usis) väheneb siis selle tulemusena väheneb vool (Is) takistus Rb mille tulemusena omakorda väheneb vool stabilitronis Iz 2. Selle käigus muutub (suureneb) aga stabilitroni takistuse alalisvoolule, mille tulemusena väheneb pingelangu väärtus takistile Rb ning väljundpinge püsib muutumatuna. 3. Sisendpinge suurenemine aga kutsub esile analoogilise suuruste muutused ning jällegi tagatakse väljundpinge stabiilsus : suureneb stabilitroni läbiv vool Iz, väheneb tema takistus alalisvoolule, kutsudes eisile takistuse Rb tekkiva pingelangudu suurenemise. 4
300 oomi ... 1k. Selline väärtus annab normaalse temperatuuristabiilsuse ja ka sõltumatuse konkreetse transi võimendusest. - Kui R4 skeemis puudub, on targem ühendada trans nagu järgmisel joonisel. Rakendused. Mingi skeemi toitepinget saab teatavasti stabiliseerida sellise jupiga nagu stabilitron. Suuremat voolu tarbivate seadmete puhul lülitus ei kõlba sest siis tuleks eeltakistit R1 vähendada. See aga viib voolu suurenemisele läbi stabilitroni ja lõpuks tarbib ta rohkem kui asi ise, kuumeneb üle ja põleb maha. Kasutame transistori omadust voolu võimendada. Skeemis hoitakse tarnsi baasipinge ja järelikult ka baasi vool paigal stbilitronil tekkiva muutumatu pingega. Väljundpinge püsib paigas, kuna baasivool oli paigas. Järelikult ei muuda sisendpinge suurem kõikumine skeemi väljundpinget. Loomulikult töötab asi teatud piirideni: sisendpinge peab olema kõrgem stabilitroni tööpingest (ntx
suurenemisel. Põhiliselt kasutatakse mahtuvusdioodi raadiotehnikas võnkeringide häälestamiseks soovitud sagedusele, kus nad on välja tõrjunud varem laialdaselt kasutatud pöördkondensaatorid. • Stabilitron (Zerneri diood) - pooljuhtdiood, mis töötab läbilöögirežiimil ja mis hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusele rakendatud toitepinge või koormusvoolu muutumisel sellele mõjuva pinge peaaegu muutumatuna. Stabilitroni töö põhineb p-n-siirde teatud kindla vastupinge väärtuse ületamisele järgneval järsul dioodi takistuse vähenemisel ja seda läbiva voolu tugevnemisel. Kui p-n-siirdes hajuv võimsus seejuures ei ületa lubatavat väärtust, on selline töörežiim stabiilne ja kasutatav. • Valgusdiood - pooljuhtdiood, mis kiirgab valgust. Valgusdioodi tähistamiseks kasutatakse ka lühivormi LED (inglise keelest Light-Emitting Diode 'valgust kiirgav diood').
maksimaalväärtusena; · pingelang pärireziimis UF, antakse kas suurimal pärivoolul või kui mingil muul voolul, siis antakse pärivoolu väärtus; · suurim alalisvastuvool, mis on suurim lubatav vastuvool antud vastupingel; · vastutakistuse taastumiskestus trr, on ajavahemik päripingelt vastupingele lülitamise hetkest kuni hetkeni, mil ümberlülitumisel kujunev vooluimpulss kahaneb etteantud väärtuseni. 26. Milleks kasutatakse stabilitroni? lk 66, lk 100 Stabilitron on gaaslahendus- või pooljuhtdiood, mille tunnusjoonel on vooluteljega peaaegu paralleelne lõik, kus pinge sõltub voolust vähe. Stabilitron ehk Zeneri diood on ränidiood, mis töötab läbilöögireziimil ja mis hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusele rakendatud toitepinge või koormusvoolu muutumisel sellele mõjuva pinge peaaegu muutumatuna. Stabilitroni töö põhineb p-n-siirde teatud
oluline kiire avanemine ja sulgumine. Samuti sobivad nad kasutamiseks kõrg- sagedusahelates. Lubatavad pärivoolu ja vastupinge väärtused on neil tunduvalt väiksemad kui alaldusdioodidel. Stabilitronid ja stabistorid Stabilitron (ka Zeneri diood) on ränidiood, mis töötab läbilöögireziimil ja mis hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusel pinge peaaegu muutumatuna, kuigi toitepinge või koormusvool muutuvad. Stabilitroni töö põhineb P-N-siirde teatud kindla vastupinge väärtust Uz ületaval toimel, mil järsult väheneb dioodi takistus ja tugevneb teda läbiv vool. Kui siirdes hajuv võimsus seejuures ei ületa lubatavat väärtust, on selline reziim lubatav. Mahtuvusdioodid Mahtuvusdiood ehk varikap on ränidiood, mille puhul kasutatakse P-N-siirde mahtuvuse sõltuvust vastupingest. Diood toimib sel juhul elektriliselt tüüritava
Selliste dioodide pnsiirde väike elektrimahtuvus võimaldab neid kasutada kõrgsagedusvoolude alaldamiseks, st detektorite koosseisus. Alaldusdioodidena ehk pooljuhtventiilidena on kasutusel põhiliselt ränidioodid. Pooljuhtstabilitron Stabilitron on eritüüpi ränidiood, mis töötab läbilöögipingega võrdse vastupingega ja hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusele rakendatud toitepinge või koormusvoolu muutumisel sellele mõjuva pinge peaaegu muutumatuna. Stabilitroni läbilöögipinged, mis on stabiliseerimispingeks, on vahemikus 2,4 kuni 91 V. Stabilitroni, mille läbilöögipinge on 5,1 V, on kujutatud joonisel 8.13. Stabilitroni töö põhineb pn-siirde teatud kindla vastupinge Uv ületamise järgneval järsul dioodi takistuse vähenemisel ja seda läbiva voolu tugevnemisel. Varikap Varikap ehk mahtuvusdiood on pooljuhtdiood, mille pn-siiret kasutatakse elektriliselt tüüritava mittelineaarse kondensaatorina
oluline kiire avanemine ja sulgumine. Samuti sobivad nad kasutamiseks kõrg- sagedusahelates. Lubatavad pärivoolu ja vastupinge väärtused on neil tunduvalt väiksemad kui alaldusdioodidel. 2.4. Stabilitronid ja stabistorid (Zener Diode) Stabilitron (ka Zeneri diood) on ränidiood, mis töötab läbilöögireziimil ja mis hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusel pinge peaaegu muutumatuna, kuigi toitepinge või koormusvool muutuvad. Stabilitroni töö põhineb P-N-siirde teatud kindla vastupinge väärtust U ületaval toimel, mil järsult väheneb dioodi takistus ja tugevneb teda läbiv z vool. Kui siirdes hajuv võimsus seejuures ei ületa lubatavat väärtust, on selline reziim lubatav (vt. joonis 2.2). JOONIS 2.2. 14 Stabilitrone iseloomustavad parameetrid on järgmised: 1. stabiliseerimispinge U on stabilitronil tekkiv pinge, kui ta on stabiliseerimis-reziimis
avanemine ja sulgumine. Samuti sobivad nad kasutamiseks kõrg-sagedusahelates. Lubatavad pärivoolu ja vastupinge väärtused on neil tunduvalt väiksemad kui alaldusdioodidel. 2.4. Stabilitronid ja stabistorid (Zener Diode) Stabilitron (ka Zeneri diood) on ränidiood, mis töötab läbilöögireziimil ja mis hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusel pinge peaaegu muutumatuna, kuigi toitepinge või koormusvool muutuvad. Stabilitroni töö põhineb P-N-siirde teatud kindla vastupinge väärtust U z ületaval toimel, mil järsult väheneb dioodi takistus ja tugevneb teda läbiv vool. Kui siirdes hajuv võimsus seejuures ei ületa lubatavat väärtust, on selline reziim lubatav (vt. joonis 2.2). JOONIS 2.2. Stabilitrone iseloomustavad parameetrid on järgmised: 1. stabiliseerimispinge Uz on stabilitronil tekkiv pinge, kui ta on stabiliseerimis-reziimis ja kui teda
vahelduvvooluahelates. Igal takistil on lubatud võimsus: P = UI Pmax . 34) Pooljuhtdioodid. 35) Fototakistid, tensotakistid, varistorid vaata pooljuhttakistid 36) Stabilitronid - Stabilitron on eritüüpi ränidiood, mis töötab läbilöögipingega võrdse vastupingega ja hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusele rakendatud toitepinge või koormusvoolu muutumisel sellele mõjuva pinge peaaegu muutumatuna. Stabilitroni läbilöögipinged, mis on stabiliseerimispingeks, on vahemikus 2,4 kuni 91 V. Stabilitroni töö põhineb pn-siirde teatud kindla vastupinge U v ületamise järgneval järsul dioodi takistuse vähenemisel ja seda läbiva voolu tugevnemisel. 37) Valgusdioodid Valgusdiood on pooljuhtseadis, mis muundab elektrienergiat valguskiirguse energiaks. Valgusdiood tarbib tunduvalt vähem energiat kui hõõglambid.
tehteid nagu näiteks tõsta sisendsignaali ruutu või võtta temast ruutjuur, korrutada ja jagada sisendsignaale või eraldada sisendsignaalist tema moodul. Samuti saab nende abil luua mitmesuguseid sisend- ja väljundsignaalide vahelisi mittelineaarseid sõltuvusi. Vaatleme mõningaid neist. Signaalipiirik. Väljundsignaali piiramiseks on proportsionaalse regulaatori tagasiside- ahelasse lülitatud rööbiti takistiga Rts kaks vastulülituses stabilitroni V1 ja V2 (joonis 3.12.a). Joonis 3.12 Seni kuni väljundpinge on väiksem kui stabilitronide läbilöögipinge, töötab skeem kui tavaline proportsionaalne regulaator, st sisendpinge kasvamisele vastab väljundpinge lineaarne kasvamine. Kui aga väljundpinge saavutab stabilitroni läbilöögipinge väärtuse, toimub stabilitroni läbilöök, tema takistus muutub praktiliselt nulliks, seega
täidetakse väljundloendurit konstantse sagedusega loendusimplussidega. Loenduri väljund on arvuline lõpptulemus. Lülitiga saavutame, et U 0 0 esimese integraali alguses. Integreerimise tulemus (kondensaatori pinge) T = RC. Pilet 13 1. Stabilitron Stabilitron on pooljuhtdiood, mis hoiab pinge temaga rööbitisel koormusel peaaegu püsivana, kuigi toitepinge või koormustakistus muutub suures ulatuses. Stabilitroni töö põhineb pn-siirde läbilöögil teatud kindlat väärtust ületava vastupinge U Z toimel. Siis väheneb järsult dioodi takistus ja vastavalt tugevneb teda läbiv vool. Kui seejuures siirdel hajuv võimsus ei ületa lubavat maksimaalset väärtust, siis voolu katkemisel dioodi vastutakistus taastub, nii et sel juhul läbilöök stabilitroni ei riku. Stabiliseerimispinge UZ on stabilitronil tekkiv pinge, kui teda läbib nimistrabiliseerimisvool IZn. 2. ÜE väljundkarakteristik 3
nimistabiliseervool Izn. - Izmin - vähim lubatav stabiliseervool on stabiliseervoolu vähim väärtus, mille korral läbilöögiprotsess on veel stabiilne. - Izmax - suurim lubatav stabiliseervool on stabiliseervoolu suurim väärtus, mille korral stabilitron veel ülemäära ei kuumene. Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 11 Joonis 3.8. Stabilitroni pinge-voolu tunnusjoon [2]: UZ stabiliseer(imis)pinge; Uz min -minimaalne stabiliseerpinge; Iz min - minimaalne stabiliseervool; Iz max maksimaalne stabiliseervool. Pinge stabiliseerimiseks koormusel stabilitroni abil kasutatakse joonisel 3.9 toodud skeemi. Joonis 3.9. Lihtsa pingestabilisaatori skeem: E - toitepinge; IZ - stabiliseervool; Ik - koormusvool; Rk - koormustakisti, Uk - pinge koormusel [2].
3. Liigituspinge see on alalispinge, mille puhul varistori läbib kindla suurusega vool nimetusega liigitusvool. Liigituspinget ei tule mõista tööpingena, sest tööpinge valitakse varistori lubatud hajuvõimsusest Pn ja suuremast lubatud impulspingest (Uimax) 4. Staatiline takistus RST= U/I 5. Dünaamiline takistus Rd=U/I (AC) mida väiksem on dünaamiline takistus, seda parem on stabilitroni stabiliseerimis võime.Koormusega Varistor Varistor lühises Ure Ure Re Re USisend U Uväljund Rk U Uväljund Ure
Samuti sobivad nad kasutamiseks kõrg-sagedusahelates. Lubatavad päri voolu ja vastupinge väärtused on neil tunduvalt väiksemad kui alaldusdioodidel. Zener Diode 5.4. Stabilitronid ja stabistorid Stabilitron (ka Zeneri diood) on ränidiood, mis töötab läbilöögireziimil ja mis hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusel pinge peaaegu muutumatuna, kuigi toitepinge või koormusvool muutuvad. Stabilitroni töö põhineb p-n-siirde teatud kindla vastupinge väärtust Uz ületaval toimel, mil järsult väheneb dioodi takistus ja tugevneb teda läbiv vool. Kui siirdes hajuv võimsus seejuures ei ületa lubatavat väärtust, on selline reziim lubatav (vt. joonis 5.2). JOONIS 5.2. ELEKTROONIKAKOMPONENDID lk.29 Stabilitrone iseloomustavad parameetrid on järgmised: 1
ehk miinuselektrood on ühendatud toiteallika negatiivse polaarsusega ja anood ehk plusselektrood positiivse polaarsusega, läbib dioodi vool. Tema takistus on väga väike. Vastupidisel ühendamisel ilmneb, et vool on väga väike ning takistus suur. 39. Pooljuhtstabilitron, tunnusjoon, tööpõhimõte, parameetrid. Stabilitron (Zener diode) – pooljuhtelement, mis töötab läbilöögipiirkonnas ja hoiab temaga paralleelselt ühendatud koormusel pinge peaaegu konstantsena. Stabilitroni läbilöök on pöörduv, dioodil ei ole. 40. Mis on varikap? Mahtuvusdiood ehk varikap on ränidiood, mille puhul kasutatakse p-n-siirde mahtuvuse sõltuvust vastupingest. Diood toimib sel juhul elektriliselt tüüritava muutkondensaatorina, mille elektroodidevahelise dielektriku - siirde - tõkkekihi paksus suureneb vastupinge suurenemisel. Põhiliselt kasutatakse mahtuvusdioodi raadiotehnikas võnkeringide häälestamiseks soovitud sagedusele. 41. Fotodiood.
seega kujuneb ei ole aga vajagi ideaalseid impulsse ja seetõttu piisab kui signaal sisaldab esimesed kümme praktiliselt piiramis nivoo pingeallika pingest mõnevõrra suuremaks. Pingeallika kasutamist saame harmoonilist. Selleks et impulsid elektriahelat läbimisel ei moonutuks ülemäära, peab olema ahela vältita kui kasutame dioodi asemel sobivalt valitult stabilitroni. Stabinitroni kasutamisel saame läbiraske riba piisava laiusega. Orienteeruvalt võib hinnata vajalikku läbilaskeriba järgmise valemiga: kahepoolse piiramise. Positiivsel poolperioodil käitub stabikas pärisuunalise dioodina ja me saame 1Kui lubatav moonutuste määr on väiksem tuleb kasutada lugejas arvu 4, kui suurem siis 2. Impulsside piiramise tasemel 0,7V see on dioodi päripingelang (kui kasutada tavalise ränidioodi asemel schotcky
U sis / U sisnimi KU = U välj / U väljnimi ; Võib nõnda: K U = (U sis / U välj ) ; kus = Uvälj nimi / Usis nimi pingeülekandetegur nimireziimis. KU (RP / rZ)nimi kus rZ stabilitroni diferentsiaaltakistus. Harilikult vaja leida RP suurust. Kuna Uvälj = Ust ja Ust ning Ist on stabilitroni tööpunkt, siis: It = Ust / Rt ; Isis = Ist + It ; U sis + U st RP = I sis 132 2). Kompensatsioonstabilisaatorid. Kompensatsioonstabilisaatoris võrdleb mõõtevõimendi
Stabiliseeriva toime kasutamiseks ühendatakse stabilitron paralleelselt tarbijaga see on objektiga, millel soovitakse pinget stabiliseerida. Nendega järjestikku ?hendatakse, aga stabiliseerimis takistus. Kui sisendpinge on väike, kuni pingeni U1, kulgeb vool läbi stabiliseerimis takisti ja tarbija. Väljundpingel muutub koos sisend pingega, kuid pinge stabilitronil on jõudnud stabiliseerimis pingeni, siis tekkib läbi stabilitroni vool, mis hakkab kõige väiksematelgi pinge muutustel järsult suurenema. Sellega koos hakkab suurenema ka pinge lang stabiliseerimis takistusel ning väljund pinge muutub vähe (valem 2). Stabilitrone valmistatakse väga paljudele erinevatele pingetele vahemikus 3-200V. Erinevatel stabiliseeritud pingete saamiseks tuleb valida sobiva Zener pingega stabilitron. Stabilitrone valmistatakse ka erinevatele vooludele
piiri, langeb transistori kollektorpinge sedavõrd madalaks, et tema voolu stabiliseeriv toime lakkab. Et muuta koormusvool sõltumatuks ka toitepinge E0 muutustest, rakendatakse püsivooluallika tegelikes lülitustes baasile stabiilne pinge tugipingeallikalt, harilikult stabilitronilt VD1 (joon. 6.27 b). Temperatuuristabiilsuse tõstmiseks võib stabilitroniga jadamisi ühendada pärilülituses dioodi(d) VD2 või siis VT1-ga samatüübilise transistori emittersiirde. Stabilitroni võib asendada 2 või 3 väikese võimsusega ränidioodiga (VDl, VD2, joon 6.27 e), mis pingestatakse (erinevalt stabilitronist) pärisuunas. Kahe dioodi korral stabiliseerpinge Uz » 2*0,7= 1,4 V. Madalat stabiliseerpinget võib saada ka stabistoriga, mis samuti pingestatakse pärisuunas. Sealjuures tuleb arvestada, et madala Uz korral peab vajaliku püsivoolu säilitamiseks vähendama ka emittertakistust RE , kuid
siis ei avane diood mitte väikesel positiivsel pingel vaid alles siis kui sisend pinge saab pinge allika pingest positiivsemaks. Seega määrab kasutatav pingeallikas piiramis nivoo. Täpsemalt tuleb arvestada ka dioodi päripingelangu sest diood ei avane mitte 0sel pingel vaid siis kui pinge on ületanud 0,5V. seega kujuneb praktiliselt piiramis nivoo pingeallika pingest mõnevõrra suuremaks. Pingeallika kasutamist saame vältita kui kasutame dioodi asemel sobivalt valitult stabilitroni. Joonis 4.3.7 Stabinitroni kasutamisel saame kahepoolse piiramise. Positiivsel poolperioodil käitub stabikas pärisuunalise dioodina ja me saame piiramise tasemel 0,7V see on dioodi päripingelang (kui kasutada tavalise ränidioodi asemel schotcky mille päripingelang on väiksem on ka positiivne piiramis nivoo väiksemal pingel.). negatiivsel poolperioodil saame piiramise siis kui stabikas läheb stabiliseerimis reziimi see on siis kui pinge ületab zener pinge
annaabi.ee 
